Osłona lub powłoka zewnętrzna to najbardziej zewnętrzna warstwa ochronna w strukturze kabla optycznego, wykonana głównie z materiału osłonowego PE i materiału osłonowego PVC, przy czym w specjalnych sytuacjach stosuje się materiał osłonowy ognioodporny bezhalogenowy i materiał osłonowy odporny na śledzenie elektryczne.
1. Materiał osłony PE
PE to skrót od polietylenu, który jest związkiem polimerowym powstającym w wyniku polimeryzacji etylenu. Czarny materiał osłony polietylenowej powstaje w wyniku równomiernego zmieszania i granulacji żywicy polietylenowej ze stabilizatorem, sadzą, przeciwutleniaczem i plastyfikatorem w określonej proporcji. Materiały osłony polietylenowej do osłon kabli optycznych można podzielić na polietylen małej gęstości (LDPE), liniowy polietylen małej gęstości (LLDPE), polietylen średniej gęstości (MDPE) i polietylen dużej gęstości (HDPE) w zależności od gęstości. Ze względu na różną gęstość i strukturę molekularną mają one różne właściwości. Polietylen małej gęstości, znany również jako polietylen wysokociśnieniowy, powstaje w wyniku kopolimeryzacji etylenu pod wysokim ciśnieniem (powyżej 1500 atmosfer) w temperaturze 200-300°C z tlenem jako katalizatorem. Dlatego łańcuch cząsteczkowy polietylenu małej gęstości zawiera wiele rozgałęzień o różnej długości, charakteryzujących się wysokim stopniem rozgałęzienia, nieregularną strukturą, niską krystalicznością oraz dobrą elastycznością i wydłużeniem. Polietylen wysokiej gęstości, znany również jako polietylen niskociśnieniowy, powstaje w wyniku polimeryzacji etylenu pod niskim ciśnieniem (1-5 atmosfer) i w temperaturze 60-80°C z katalizatorami aluminiowymi i tytanowymi. Dzięki wąskiemu rozkładowi masy cząsteczkowej polietylenu wysokiej gęstości i uporządkowanemu rozmieszczeniu cząsteczek charakteryzuje się on dobrymi właściwościami mechanicznymi, dobrą odpornością chemiczną i szerokim zakresem temperatur użytkowania. Materiał osłonowy z polietylenu średniej gęstości powstaje poprzez zmieszanie polietylenu wysokiej gęstości i polietylenu niskiej gęstości w odpowiednich proporcjach lub poprzez polimeryzację monomeru etylenu i propylenu (lub drugiego monomeru 1-butenu). Dlatego też parametry polietylenu średniej gęstości plasują się pomiędzy parametrami polietylenu wysokiej gęstości a polietylenu niskiej gęstości, a jednocześnie charakteryzuje się elastycznością polietylenu niskiej gęstości oraz doskonałą odpornością na zużycie i rozciąganie polietylenu wysokiej gęstości. Liniowy polietylen niskiej gęstości jest polimeryzowany metodą niskociśnieniową w fazie gazowej lub w roztworze z monomerem etylenu i 2-olefiną. Stopień rozgałęzienia liniowego polietylenu o niskiej gęstości mieści się pomiędzy niską a wysoką gęstością, co zapewnia doskonałą odporność na pękanie naprężeniowe w środowisku. Odporność na pękanie naprężeniowe w środowisku jest niezwykle ważnym wskaźnikiem jakości materiałów PE. Odnosi się ona do zjawiska pękania naprężeniowego w próbce materiału poddanej działaniu zginania w środowisku surfaktantu. Czynniki wpływające na pękanie naprężeniowe obejmują: masę cząsteczkową, rozkład masy cząsteczkowej, krystaliczność i mikrostrukturę łańcucha cząsteczkowego. Im większa masa cząsteczkowa, tym węższy rozkład masy cząsteczkowej, im więcej połączeń między płytkami, tym lepsza odporność materiału na pękanie naprężeniowe w środowisku i tym dłuższa żywotność materiału; jednocześnie krystalizacja materiału również wpływa na ten wskaźnik. Im niższa krystaliczność, tym lepsza odporność materiału na pękanie naprężeniowe w środowisku. Wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu materiałów PE to kolejne wskaźniki pomiaru właściwości materiału, które mogą również przewidywać końcowy etap jego użytkowania. Zawartość węgla w materiałach PE pozwala skutecznie przeciwdziałać erozji materiału pod wpływem promieniowania ultrafioletowego, a przeciwutleniacze skutecznie poprawiają właściwości przeciwutleniające materiału.
2. Materiał osłony PVC
Materiał trudnopalny PVC zawiera atomy chloru, które spalają się w płomieniu. Podczas spalania ulega rozkładowi i uwalnia dużą ilość żrącego i toksycznego gazu HCL, który powoduje szkody wtórne. Gaśnie on jednak samoistnie po opuszczeniu płomienia, dzięki czemu nie rozprzestrzenia płomienia. Jednocześnie powłoka PVC charakteryzuje się dobrą elastycznością i rozciągliwością, dzięki czemu jest szeroko stosowana w wewnętrznych kablach optycznych.
3. Materiał osłony ognioodpornej, bezhalogenowy
Ponieważ polichlorek winylu wydziela toksyczne gazy podczas spalania, opracowano niskodymny, bezhalogenowy, nietoksyczny i czysty materiał powłokowy zmniejszający palność, który powstaje w wyniku dodania nieorganicznych środków zmniejszających palność Al(OH)3 i Mg(OH)2 do zwykłych materiałów powłokowych. W wyniku tego procesu w kontakcie z ogniem uwalniana jest woda krystaliczna, która pochłania dużo ciepła, zapobiegając w ten sposób wzrostowi temperatury materiału powłokowego i spalaniu. Dodanie nieorganicznych środków zmniejszających palność do bezhalogenowych materiałów powłokowych zmniejszających palność powoduje wzrost przewodności elektrycznej polimerów. Jednocześnie żywice i nieorganiczne środki zmniejszające palność to zupełnie różne materiały dwufazowe. Podczas przetwarzania należy zapobiegać nierównomiernemu mieszaniu się środków zmniejszających palność. Nieorganiczne środki zmniejszające palność należy dodawać w odpowiednich ilościach. Zbyt duża ilość tych środków znacznie zmniejsza wytrzymałość mechaniczną i wydłużenie przy zerwaniu materiału. Wskaźnikami oceny właściwości zmniejszających palność bezhalogenowych środków zmniejszających palność są indeks tlenowy i stężenie dymu. Wskaźnik tlenowy to minimalne stężenie tlenu wymagane do utrzymania zrównoważonego spalania materiału w mieszaninie gazów tlenowo-azotowych. Im wyższy wskaźnik tlenowy, tym lepsze właściwości zmniejszające palność materiału. Stężenie dymu oblicza się, mierząc transmisję równoległej wiązki światła przechodzącej przez dym powstały w wyniku spalania materiału w określonej przestrzeni i na określonej długości drogi optycznej. Im niższe stężenie dymu, tym niższa emisja dymu i lepsze właściwości materiału.
4. Materiał osłony odporny na ślady elektryczne
Coraz więcej samonośnych kabli optycznych (ADSS) do wszystkich mediów układa się w tej samej wieży, co napowietrzne linie wysokiego napięcia w systemach elektroenergetycznych. Aby przezwyciężyć wpływ indukowanego pola elektrycznego wysokiego napięcia na powłokę kabla, opracowano i wyprodukowano nowy materiał powłoki odporny na blizny elektryczne. Materiał powłoki został opracowany poprzez ścisłą kontrolę zawartości sadzy, wielkości i rozmieszczenia cząstek sadzy oraz dodanie specjalnych dodatków, dzięki czemu materiał powłoki charakteryzuje się doskonałą odpornością na blizny elektryczne.
Czas publikacji: 26-08-2024